Zašto AlNiCo magneti imaju velike dopuštene tolerancije obrade i njihovu dimenzijsku točnost nakon obrade

1. Uvod u AlNiCo magnete

AlNiCo (aluminij-nikal-kobalt) magneti su vrsta permanentnog magnetskog materijala sastavljenog prvenstveno od aluminija (Al), nikla (Ni) i kobalta (Co), s malim dodacima bakra (Cu), titana (Ti) i drugih elemenata za poboljšanje performansi. Poznati su po visokoj remanenciji (Br), izvrsnoj temperaturnoj stabilnosti i niskom reverzibilnom temperaturnom koeficijentu, što ih čini prikladnima za visokoprecizne primjene kao što su senzori, motori i zrakoplovne komponente.

Međutim, AlNiCo magneti također imaju inherentne nedostatke, uključujući nisku mehaničku čvrstoću, visoku tvrdoću i krhkost, što značajno utječe na njihovu obradivost. Ovaj članak istražuje zašto AlNiCo magneti zahtijevaju velike dodatke za obradu i dimenzijsku točnost koja se može postići nakon obrade.

2. Zašto AlNiCo magneti zahtijevaju velike dodatke za obradu

2.1 Krhkost i niska žilavost

AlNiCo magneti su inherentno krhki zbog svoje mikrostrukture nalik metalnom staklu, kojoj nedostaje duktilnost. Tijekom obrade, ta krhkost dovodi do:

• Pukotine i krhotine : Male pukotine mogu se brzo širiti pod djelovanjem sila rezanja, uzrokujući krhotine na rubovima ili katastrofalan lom.
• Površinski nedostaci : Na obrađenoj površini mogu se stvoriti mikropukotine i udubljenja, što zahtijeva dodatno uklanjanje materijala kako bi se postigla glatka završna obrada.

Kako bi se ublažili ovi problemi, potreban je veći dodatak za obradu kako bi se:

• Uklonite oštećene slojeve nastale početnom grubom obradom.
• Osigurajte dovoljno materijala za završne radove.

2.2 Visoka tvrdoća i trošenje alata

AlNiCo magneti obično imaju tvrdoću od 450–550 HV , što je usporedivo s kaljenim čelikom. Ova visoka tvrdoća ubrzava trošenje alata tijekom obrade, što dovodi do:

• Smanjena učinkovitost rezanja : Tupi alati zahtijevaju veće sile rezanja, što povećava rizik od oštećenja obratka.
• Loša kvaliteta površine : Istrošeni alati ostavljaju hrapave površine, što zahtijeva dodatno brušenje ili poliranje.

Veći dodatak za obradu kompenzira trošenje alata osiguravajući da čak i nakon višestrukih izmjena alata ostane dovoljno materijala za konačno dimenzioniranje.

2.3 Toplinska osjetljivost

AlNiCo magneti imaju nisku toplinsku vodljivost (otprilike 12–15 W/m·K ), što znači da se toplina stvorena tijekom obrade ne rasipa učinkovito. To dovodi do:

• Toplinsko širenje : Lokalizirano zagrijavanje može uzrokovati neravnomjerno širenje, što rezultira dimenzijskim netočnostima.
• Zaostala naprezanja : Brzo hlađenje nakon obrade može uzrokovati zaostala naprezanja, što dovodi do savijanja ili pucanja.

Veći dodatak za obradu omogućuje ublažavanje naprezanja žarenjem ili starenjem prije konačne obrade, smanjujući rizik od deformacije.

2.4 Očuvanje magnetskih svojstava

Strojna obrada stvara toplinu i mehaničko naprezanje, što može degradirati magnetska svojstva AlNiCo magneta, posebno njihovu koercitivnost (Hc) i remanenciju (Br) . Kako biste to smanjili:

• Obrada s niskim naprezanjem : Tehnike poput brušenja ili elektroerozivne obrade (EDM) imaju prednost u odnosu na metode s visokim naprezanjem poput glodanja ili tokarenja.
• Veliki dodaci : Pazite da se tijekom završne obrade ukloni samo najudaljeniji sloj (koji može biti magnetski ugrožen).

3. Dimenzionalna točnost postižljiva nakon strojne obrade

Dimenzijska točnost AlNiCo magneta nakon obrade ovisi o metodi obrade , alatima i tehnikama naknadne obrade . U nastavku slijedi analiza uobičajenih procesa obrade i njihovih tipičnih raspona točnosti:

3.1 Brušenje

Brušenje je najčešće korištena metoda za završnu obradu AlNiCo magneta zbog svoje sposobnosti postizanja visoke preciznosti i niske hrapavosti površine.

• Dimenzijska točnost : IT6–IT7 (ISO sustav) ili ±0,005–±0,01 mm za linearne dimenzije.
• Hrapavost površine : Ra 0,2–0,8 μm (može se poboljšati na Ra 0,05 μm superfiniširanjem).
• Primjene : Konačno dimenzioniranje magnetskih polova, komponenti senzora i preciznih dijelova motora.

3.2 Elektroerozivna obrada (EDM)

EDM je prikladan za složene oblike i tvrde materijale poput AlNiCo-a, jer se ne oslanja na mehaničku silu.

• Dimenzijska točnost : IT7–IT8 ili ±0,01–±0,02 mm .
• Hrapavost površine : Ra 1,6–3,2 μm (zahtijeva poliranje za bolju završnu obradu).
• Ograničenja : Sporije od brušenja i može ostaviti sloj prelijevanja koji je potrebno ukloniti.

3.3 Poliranje i brušenje

Za ultraprecizne primjene, poliranje i brušenje se koriste za postizanje:

• Dimenzijska točnost : IT5–IT6 ili ±0,002–±0,005 mm .
• Hrapavost površine : Ra < 0,05 μm (zrcalna površina).
• Primjene : Optičke komponente, visokoprecizni senzori i dijelovi za zrakoplovnu industriju.

3.4 Tokarenje i glodanje (ograničena upotreba)

Zbog svoje krhkosti, tokarenje i glodanje se rijetko koriste za završnu obradu AlNiCo materijala, ali se mogu koristiti za grubu obradu.

• Dimenzijska točnost : IT8–IT10 ili ±0,02–±0,05 mm .
• Hrapavost površine : Ra 3,2–6,3 μm (zahtijeva naknadno brušenje).

4. Čimbenici koji utječu na dimenzijsku točnost

4.1 Svojstva materijala

• Tvrdoća i krhkost : Veća tvrdoća povećava trošenje alata, smanjujući točnost.
• Toplinsko širenje : Zahtijeva kompenzaciju tijekom obrade kako bi se izbjegle dimenzijske pogreške.

4.2 Parametri obrade

• Brzina rezanja : Niže brzine smanjuju stvaranje topline, ali mogu povećati trošenje alata.
• Brzina posmaka : Fini posmaci poboljšavaju površinsku obradu, ali usporavaju proizvodnju.
• Dubina rezanja : Plitki rezovi smanjuju naprezanje, ali zahtijevaju više prolaza.

4.3 Alati

• Dijamantni alati : Poželjni za brušenje zbog svoje tvrdoće i otpornosti na habanje.
• Alati od karbida : Koriste se za grubu obradu, ali zahtijevaju čestu zamjenu.

4.4 Obrade nakon strojne obrade

• Žarenje : Ublažava zaostala naprezanja, poboljšavajući dimenzijsku stabilnost.
• Magnetska stabilizacija : Osigurava konzistentna magnetska svojstva nakon obrade.

5. Zaključak

AlNiCo magneti zahtijevaju velike dodatke za obradu zbog svoje krhkosti, visoke tvrdoće, toplinske osjetljivosti i potrebe za očuvanjem magnetskih svojstava . Dimenzijska točnost koja se može postići nakon obrade ovisi o korištenom procesu:

• Brušenje : Najbolje za visoku preciznost (IT6–IT7, ±0,005–±0,01 mm).
• EDM Pogodno za složene oblike (IT7–IT8, ±0,01–±0,02 mm).
• Poliranje/Lepanje : Za ultrapreciznost (IT5–IT6, ±0,002–±0,005 mm).

Odabirom odgovarajuće metode obrade i kontrolom parametara procesa, proizvođači mogu postići potrebnu dimenzijsku točnost uz održavanje magnetskih performansi AlNiCo magneta.